Gen om e d iver si ty

Forschungskonzept
die strategische und inhaltliche ausrichtung der Forschungs-
arbeiten am institut wird in einer jährlich aktualisierten Pro-
grammplanung festgelegt, die folgende Programme umfasst:
1.  Management, Analyse und Evolution pflanzengeneti-
scher Ressourcen (abteilung Genbank)
2.  Cyto-molekulare Genomanalyse (abteilung cytogenetik 
und Genomanalyse)
3.  Molekulare Entwicklungsphysiologie (abteilung Mole-
kulare Genetik)
4.  Angewandte Zellbiologie (abteilung Physiologie und 
zellbiologie).
die Programmthemen spiegeln in wesentlichen zügen die sich 
komplementierenden zentralen arbeitsfelder der abteilungen 
wider. durch Vernetzung der über weite Strecken disziplinär 
ausgerichteten Programme werden aktuelle biologische Fra-
gestellungen in Leitprojekten abteilungs- und disziplinüber-
greifend bearbeitet:
•  untersuchung der Samenentwicklung und -physiologie bei 
Getreide, Leguminosen und brassicaceen
•  aufklärung der evolutionären und molekulargenetischen 
Grundlagen der apomixis
•  erforschung der Gameten- und embryoentwicklung und 
erzeugung haploider sowie dihaploider nachkommen 
•  untersuchung genetischer Prinzipien und molekularer Me-
chanismen der heterosis
•  analyse der Resistenzmechanismen gegen pilzliche und vi-
rale Pathogene sowie abiotische Stressfaktoren
•  erforschung der molekularen und physiologischen Grund-
lagen der nährstoffaufnahme und nährstoffeffizienz
•  Physische kartierung und Sequenzierung des Gerstenge-
noms
•  Studium der bildung und evolution pflanzlicher chromoso-
men und ihrer zentromerstrukturen.
die entsprechenden Forschungsaktivitäten erstreckten sich 
dabei von der reinen Grundlagenforschung bis hin zu ange-
wandten Fragestellungen im Vorfeld der Pflanzenzüchtung 
bzw. biotechnologie. 

8
Das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)/
The Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK)
however, also used to address some basic issues. Selected ap-
plied biotechnology research topics have taken advantage of 
yeast-based systems.
Integrative structures and networks
the iPk houses a number of inter-departmental structures to 
provide a service function and to support scientific cross-cut-
ting activities. the pattern of project funding provides a further 
measure of integration, since it involves a number of both na-
tional and international research collaborations. these help to 
develop and promote long-term collaborative projects, to win 
project funding and to develop the careers of young researchers.
the Plant Genome Resources Centre (PGRC) provides a dna 
sequencing and dna marker analysis service (see p. 152).
the IPK Bioinformatics Platform networks the bioinformati-
cians housed within each of the scientific departments (see  
p. 154).
the  European Genome Research Network Barley (Bar-
leyGenomeNet – BGN), founded in 2003, is an association of 
nine research institutions spanning five european countries, all 
focusing on the genome analysis of barley (www.barleynet.org).
the  “International Barley Sequencing Consortium” (ibSc, 
http://barleygenome.org) was founded in december 2006 and 
involves ten member institutions in eight countries. its objec-
tive is to develop a reference sequence of the barley genome 
and to investigate issues arising from this.
the  ”Leibniz Scientific Campus for Plant-based Bioecono-
my”, founded in 2011, is a joint eneterprise of the Leibniz in-
stitutes at halle and Gatersleben and Martin Luther university 
halle-Wittenberg (http://www.sciencecampus-halle.de). in col-
laboration with other associated research institutions, the cam-
pus provides a research and teaching platform which promotes 
interdisciplinary teamwork in the fields of economics, and the 
life and natural sciences.
Within the Leibniz Gemeinschaft, the iPk is thematically linked 
with a number of research consortia (http://www.leibniz-ge-
meinschaft.de/forschung/leibniz-forschungsverbuende/). the 
“Leibniz association biodiversity” programme is a collaboration 
involving 20 other Leibniz institutions, tasked with developing 
approaches to the conservation and use of biological diversity 
consistent with the competing political demands made by cli-
mate, energy, agriculture and the economy. the institute is also 
a partner of the recently founded “Leibniz Research Alliance 
on Sustainable Food Production and Healthy Nutrition”. 
in addition to the platforms and associations listed above, the 
iPk is also involved in several bilateral collaborations with both 
national and international research institutions. individual re-
search teams are partners in many national and international 
projects.
Vor dem hintergrund der in der Genbank erhaltenen kultur-
pflanzenvielfalt konzentrieren sich die Forschungsarbeiten in 
erster Linie auf landwirtschaftlich bedeutsame Pflanzenarten. 
hierbei finden in zunehmendem umfang auch Wildformen 
und Wildarten zur erschließung genetischer Variation berück-
sichtigung. Spezielle Fragen zur Samenentwicklung werden 
seit vielen Jahren an Leguminosen untersucht. die bearbeitung 
einer Reihe grundlegender Fragestellungen erfolgt an Modell-
pflanzen wie Arabidopsis thaliana, Nicotiana und Hypericum 
spp.. ergänzend hierzu werden ausgewählte Forschungsthe-
men zur angewandten biotechnologie an hefe bearbeitet. 
Integrative Strukturen und Netzwerke
das iPk verfügt über abteilungsübergreifende Strukturen, wel-
che zum einen als Plattformen für interne dienstleistungen und 
wissenschaftliche Querschnittsaktivitäten dienen. daneben ist 
das institut in über die Projektförderung hinaus gehende nati-
onale und internationale Forschungskooperationen eingebun-
den. diese dienen der entwicklung und Förderung langfristiger 
kooperationsprojekte, der einwerbung von Projektmitteln und 
der Gewinnung von wissenschaftlichem nachwuchs. 
das  Pflanzengenom-Ressourcen-Centrum (PGRC) bildet 
eine dienstleistungsplattform für die dna-Sequenzierung und 
die dna-Markeranalyse (s. S. 152).
die IPK-Bioinformatik-Plattform ist eine koordinative Struk-
tur, in der alle in den verschiedenen abteilungen angesiedelten 
bioinformatik-Gruppen vernetzt sind (s. S. 154).
das 2003 gegründete Europäische Genomforschungs-Netz-
werk Gerste (BarleyGenomeNet – BGN) ist ein zusammen-
schluss von neun Forschungseinrichtungen aus fünf euro-
päischen Ländern, welche sich schwerpunktmäßig mit der 
Genom analyse bei Gerste befassen (www.barleynet.org). 
das  „International Barley Sequencing Consortium“ (ibSc, 
http://barleygenome.org) wurde im dezember 2006 gegrün-
det und umfasst 10 Mitgliedsinstitutionen aus acht Ländern. 
das ziel ist die entwicklung einer Referenzsequenz des Gers-
tengenoms und die bearbeitung daraus abgeleiteter Fragestel-
lungen. 
der im Jahr 2011 gegründete Leibniz-WissenschaftsCam-_pus_für_Pflanzenbasierte_Bioökonomie“'>„Leibniz-WissenschaftsCam-
pus für Pflanzenbasierte Bioökonomie“ ist ein Forschungs-
verbund der Leibniz-institute in halle und Gatersleben mit der 
Martin-Luther-universität halle-Wittenberg (http://www.sci-
encecampus-halle.de/). Gemeinsam mit weiteren, assoziierten 
Forschungseinrichtungen bietet der campus eine Plattform für 
die interdisziplinäre zusammenarbeit zwischen Wirtschafts-, 
Lebens- und naturwissenschaften in Forschung und Lehre.
innerhalb der Leibniz-Gemeinschaft ist das iPk über Forschungs-
verbünde themenspezifisch vernetzt (http://www.leibniz-
gemeinschaft.de/forschung/leibniz-forschungsverbuende/).  
im „Leibniz-Verbund Biodiversität“ werden gemeinsam mit 

9
20 weiteren Leibniz-einrichtungen Lösungsansätze erarbeitet, 
um die erhaltung und nutzung der biologischen Vielfalt mit 
konkurrierenden zielen der klima-, energie-, Landwirtschafts- 
und Wirtschaftspolitik in einklang zu bringen. darüber hinaus 
ist das institut an dem kürzlich ins Leben gerufenen Leibniz-
Forschungsverbund „Nachhaltige Lebensmittelproduktion 
und gesunde Ernährung“ beteiligt. 
ergänzend zu den genannten Plattformen und Verbünden ist 
das iPk in eine Reihe von bilateralen kooperationen mit For-
schungseinrichtungen im in- und ausland eingebunden. ein-
zelne arbeitsgruppen sind an einer Vielzahl nationaler und in-
ternationaler Verbundprojekte beteiligt. 

10
Das Institut in den Jahren 2012 und 2013/
The Institute during 2012 and 2013
The Institute during  
2012 and 2013
the previous two years have witnessed a series of outstand-
ing research achievements and a number of improvements in 
the quality of the scientific and technical infrastructure of the 
institute. Much of this progress has relied on the acquisition of 
major external funding, plus the establishment of a multitude 
of national and international collaborations. the Federal ex situ 
Genebank, through its service responsibilities, has made con-
siderable contributions towards implementing the national  
biodiversity strategy. its research programme includes both 
basic and applied components concerned with pre-breeding 
and biotechnology. the following offers an overview of the 
main developments in the iPk, while more detailed informa-
tion is presented in the various department and working group  
reports.
Organizational changes
the major organizational changes affecting the institute dur-
ing the period are listed below in chronological order:
the “taxonomy of Plant Genetic Resources” working group was 
dissolved on January 1 2012, and its research and service tasks 
were integrated into the “experimental taxonomy” working 
group headed by dr. Frank blattner.
the “karyotype development“ and “epigenetics“ working 
groups were closed on december 31 2012. 
Support of the junior research group “date inspection”, spon-
sored by external funding, ceased on december 31 2012, and 
the group was dissolved.
Prof. Jochen Reif replaced Prof. ingo Schubert as head of the 
“cytogenetics and Genome analysis” department on January 
1 2013. he now chairs the newly established “Quantitative Ge-
netics” working group.
the “cytogenetics and Genome analysis” department was split 
on May 1 2013 into three (formerly two) research areas: “Statis-
tical and computer-aided Genomics” (head: Prof. Jochen Reif), 
“cytogenetics” (head: dr. andreas houben) and “Functional Ge-
nome analysis” (head: dr. Patrick Schweizer).
From May 1 2013, dr. Gerd Patrick bienert – a holder of a schol-
arship awarded by the German Research Foundation (dFG) 
emmy noether foundation – became head of the newly estab-
lished “Metalloid transport” working group.
dr. nese Sreenivasulu, head of the junior research group  
“abiotic Stress Genomics”, funded by the interdisciplinary 
centre for crop research, was appointed as a senior scientist 
Das Institut in den  
Jahren 2012 und 2013
die vergangenen zwei Jahre waren durch eine Reihe heraus-
ragender Forschungsergebnisse und die Weiterentwicklung 
der wissenschaftlich-technischen infrastruktur gekennzeich-
net. die Grundlage hierfür wurde durch eine umfangreiche 
drittmitteleinwerbung sowie eine Vielzahl von kooperationen 
auf nationaler und internationaler ebene gelegt. Mit der bun-
deszentralen  Ex-situ-Genbank und den damit verbundenen 
dienstleistungsaufgaben leistet das iPk wichtige beiträge zur 
umsetzung der nationalen Strategie zur biologischen Vielfalt. 
das Forschungsprogramm des institutes erstreckt sich von der 
Grundlagenforschung bis hin zu bearbeitung angewandter 
Fragestellungen im Vorfeld der Pflanzenzüchtung und der bio-
technologie. nachfolgende abschnitte sollen dem Leser einen 
überblick zu den wichtigsten entwicklungen am iPk vermit-
teln. Weitere informationen zu den Forschungsarbeiten sind 
den berichten der abteilungen und der einzelnen arbeitsgrup-
pen zu entnehmen. 
Organisatorische Veränderungen
im Folgenden sind die wichtigsten organisatorischen Verände-
rungen in chronologischer Reihenfolge aufgeführt.
die arbeitsgruppe „taxonomie Pflanzengenetischer Ressour-
cen“ wurde zum 1. Januar 2012 aufgelöst, Forschungs- und 
dienstleistungsaufgaben wurden in die arbeitsgruppe „experi-
mentelle taxonomie“ (Leiter dr. Frank blattner) integriert.
die arbeitsgruppen „karyotypevolution“ und „epigenetik“ wur-
den zum 31. dezember 2012 geschlossen. 
die Förderung der über drittmittel finanzierten nachwuchs-
gruppe „dateninspektion“ endete zum 31. dezember 2012. die 
arbeitsgruppe wurde aufgelöst.  
zum 1. Januar 2013 übernahm Prof. dr. Jochen Reif als nach-
folger von Prof. dr. ingo Schubert die Leitung der abteilung 
„cytogenetik und Genomanalyse“. er leitet die neu gegründete 
arbeitsgruppe „Quantitative Genetik“.
die abteilung „cytogenetik und Genomanalyse“ ist seit dem 1. 
Mai 2013 in drei Forschungsbereiche (bisher zwei) unterglie-
dert: „Statistische und computergestützte Genomik“ (Leiter: 
Prof. dr. Jochen Reif), „cytogenetik“ (Leiter: Pd dr. andreas 
houben) sowie „Funktionelle Genomanalyse“ (Leiter: dr. habil. 
Patrick Schweizer).
Seit dem 1. Mai 2013 leitet dr. Gerd Patrick bienert als emmy 
noether-Stipendiat der dFG die neu etablierte arbeitsgruppe 
„Metalloid transport“.

11
at the international Rice Research institute (iRRi) in the Philip-
pines. the provisional head of the group (since May 1 2013) is  
dr. Markus kuhlmann.
dr. björn Junker, head of the “Systems biology” working group 
accepted an appointment (W2) in the institute of Pharmacy, 
Martin Luther university halle-Wittenberg. his working group 
was dissolved on July 1 2013.
Key developments
1)  the regular seven-yearly evaluation of the iPk was con-
ducted in March 2012 by the WGL senate. the evaluation 
commission commented that “the iPk represents a beacon 
in the field of plant sciences”. they particularly emphasized 
the importance of the genebank as a unique feature of the 
institute. a specific recommendation was that its integra-
tion into the research programme at large, which was rated 
as “very good to excellent”, should be further enhanced in 
the future.
2)  april 1 2013 marked the 70
th
 anniversary of the founding of 
the iPk. during a festive gala involving invited guests from 
the fields of science, politics and administration (among 
them many former employees of the institute), highlights 
of the past seven decades of scientific research were re-
called.
3)  externally raised funds have made a vital contribution 
towards implementing the research programme. these 
amounted to € 10.6 million in 2012 and € 12.0 million in 
2013. as in previous years, bMFb – through its support pro-
gramme “Plant2030” – has been the largest single provider, 
followed by dFG. Further increases from the various fund-
ing agencies will be desirable.
4)  in october 2012, the German Plant Phenotyping network 
(dPPn) was initiated, funded by bMbF for a period of five 
years. in collaboration with a research centre in Jülich and 
the helmholtz-zentrum in Munich, it has been establishing 
the necessary technology platforms for measuring plants in 
the laboratory, greenhouse or field using state-of-the-art 
non-invasive procedures. the state government of Saxony-
anhalt has provided additional funding to construct a phy-
totron building with a ground area of 1000 m².
5)  over the past two years, iPk scientists have authored  
332 papers published in  peer-reviewed academic jour-
nals, and an additional 67 book chapters. iPk scientists 
have given over 100 lectures at international meetings, 
and more than 200 lectures at various seminars and work-
shops.
6)  as part of the training of young researchers, 21 bachelor’s, 
nine diploma and 16 Master’s theses have been complet-
ed, as well as 34 Phd dissertations and two postdoctoral  
theses.
dr. nese Sreenivasulu, der Leiter der durch das interdisziplinäre 
zentrum für nutzpflanzenforschung finanzierten nachwuchs-
gruppe „abiotische Stress-Genomik“ wurde als Senior Scientist 
an das international Rice Research institute (iRRi) berufen. die 
kommissarische Leitung der Gruppe erfolgt seit 1. Mai 2013 
durch dr. Markus kuhlmann.
der Leiter der arbeitsgruppe „Systembiologie“, dr. björn Jun-
ker, hat einen Ruf (W2) der Martin-Luther-universität halle-
Wittenberg an das institut für Pharmazie angenommen. Seine 
arbeitsgruppe wurde zum 1. Juli 2013 aufgelöst.
Entwicklungen von zentraler Bedeutung
1)  im März 2012 erfolgte die alle sieben Jahre anstehende 
evaluierung des iPk durch den Senat der WGL. in ihrem be-
richt stellte die bewertungskommission fest, „dass das iPk 
einen Leuchtturm auf dem Gebiet der Pflanzenforschung 
darstellt“. besonders hervorgehoben wurde die bedeutung 
der Genbank als alleinstellungsmerkmal des instituts. ihre 
einbindung in die als sehr gut bis exzellent bewerteten For-
schungsarbeiten gilt es in zukunft weiter zu stärken.
2)  am 1. april 2013 jährte sich die Gründung des iPk zum 70. 
Mal. eine Festveranstaltung mit Gästen aus Wissenschaft, 
Politik und Verwaltung, darunter viele ehemalige Mitarbei-
ter des instituts, bildeten den feierlichen Rahmen, um die 
höhepunkte aus sieben Jahrzehnten Forschung am iPk Re-
vue passieren zu lassen.
3) die einwerbung von drittmitteln stellt eine wichtige 
Grundlage für die umsetzung des Forschungsprogramms 
dar. Mit 10,6 Mio. € (2012) bzw. 12,0 Mio. (2013) befinden 
sich die drittmitteleinnahmen weiterhin auf einem sehr 
hohen niveau. Wie in den vergangenen Jahren war das 
bMbF mit den Förderprogrammen zur angewandten Pflan-
zenforschung „Plant2030“ der größte drittmittelgeber, ge-
folgt von der dFG. auch hier konnte die einwerbung von 
Projektmitteln aus den verschiedenen Förderlinien weiter 
gesteigert werden. 
4)  im oktober 2012 fiel der Startschuss für das aus bMbF-Mit-
teln über einen zeitraum von 5 Jahren geförderte deutsche 
Pflanzen-Phänotypisierungsnetzwerk (dPPn). Gemeinsam 
mit dem Forschungszentrum Jülich und dem helmholtz-
zentrum in München wurde mit dem aufbau von techno-
logieplattformen zur Vermessung von Pflanzen in Labor, 
Gewächshaus und Feld mit hilfe modernster, nicht invasi-
ver Verfahren begonnen. in diesem zusammenhang stellt 
das Land Sachsen-anhalt zusätzliche Mittel zum bau einer 
1000 m² großen Phytotron-halle zur Verfügung. 
5)  Forschungsergebnisse wurden in den vergangenen beiden 
Jahren in 332 artikeln in referierten Fachzeitschriften veröf-
fentlicht. hinzu kommen 67 Publikationen, die als buchbei-
träge erschienen sind. Wissenschaftler des iPk hielten über 
100 Vorträge auf internationalen tagungsveranstaltungen 

12
Das Institut in den Jahren 2012 und 2013/
The Institute during 2012 and 2013
7)  in april 2012, in conjunction with the Martin Luther univer-
sity halle-Wittenberg, the iPk founded the Leibniz Gradu-
ate School focusing on “Yield formation in cereals – over-
coming yield-limiting factors“. its research mandate lies in 
identifying what genetic and physiological factors limit the 
grain yield of barley and wheat. eight Phd candidates are 
currently being supported by WGL funds obtained through 
the “Pact for Research and innovation”.
8)  Measurable progress has been made with respect to ex-
panding the scientific and technical infrastructure. a com-
plete reconstruction of a greenhouse belonging to the 
Physiology and cell biology department has increased its 
capacity for cultivating plants under controlled conditions 
by 165 m². Some of the cabinets were fitted with Led light-
ing as a pilot test. the expansion of the mass spectroscopy 
facility has further improved the institute’s capacity to iden-
tify primary and secondary metabolites as well as proteins 
in biological samples. For the first time, it has become pos-
sible to perform two dimensional proteomic and metabo-
lomic analyses on tissue sections. a high resolution “spin-
ning disc microscopy” device was installed to allow the real 
time capture of images from living cells.
9)  Following two external audits (one in 2012, the other in 
2013), the quality management of both the genebank and 
the administrative and central Services department were 
confirmed as being compliant with din en iSo 9001:2008.
The role of the advisory boards
the scientific advisory board advises the board of directors 
and the Governing board on academic and technical matters. 
the Genebank advisory board supports the Scientific advi-
sory board in matters concerning the genebank. both councils 
meet on an annual basis to appraise the institute’s research 
programme. in 2012 (September 24-26), the Scientific advisory 
board focused on the genebank and the cytogenetics and Ge-
nome analysis department, while in 2013 (September 25-27), it 
was the turn of the Molecular Genetics and the Physiology and 
cell biology departments. the Genebank advisory board visited 
the genebank in both years. the Governing board held a meet-
ing in november of both years, headed either by its chairman 
thomas Reitmann (2013) or by his deputy Gisela Liepelt (2012). 
discussions centred on the continuity of programme budget-
ing, the construction of a building to handle plants, the procure-
ment of large equipment, an update of the building programme 
and plans for extending the trialling area.
Conferences and workshops
during the reporting period 18 conferences, symposia and work-
shops were held, with a large component of international partici-
pants. the highlights of three of these events are mentioned be-
low, and a complete overview of the events held is given on p. 187.
on the occasion of its 70
th
 anniversary on april 12 2013, the 
iPk invited 500 employees, friends and guests to a celebration  
sowie mehr als 200 Vorträge auf Seminarveranstaltungen 
und Workshops.
6)  im zuge der ausbildung von wissenschaftlichem nach-
wuchs wurden im berichtszeitraum 21 bachelor-, 9 diplom- 
und 16 Masterarbeiten sowie 34 dissertationen und 2 habi-
litationen abgeschlossen. 
7)  im april 2012 erfolgte der Startschuss für die gemeinsam 
mit der Martin-Luther-universität etablierten Leibniz-Gra-
duierten-Schule „yield formation in cereals – overcoming 
yield-limiting factors“. im Mittelpunkt der Forschungsarbei-
ten steht die identifizierung von genetischen und physiolo-
gischen Faktoren, die das ertragspotenzial von Gerste und 
Weizen begrenzen. die Finanzierung von 8 doktoranden 
erfolgt mit WGL-Mitteln aus dem „Pakt für Forschung und 
innovation“. 
8)  Große Fortschritte konnten beim ausbau der wissen-
schaftlich-technischen infrastruktur erzielt werden. Mit 
der grundhaften Rekonstruktion eines Gewächshauses der 
abteilung Physiologie und zellbiologie (Pzb) konnten die 
kapazitäten für die Pflanzenanzucht unter kontrollierten 
bedingungen um insgesamt 165  m² nutzfläche erweitert 
werden. zu testzwecken wurde ein teil der kabinen mit 
Led-Leuchten ausgerüstet. der analytische nachweis von 
Primär- und Sekundärmetaboliten sowie eiweißmolekülen 
konnte durch den ausbau der Massenspektrometrie weiter 
verbessert werden. erstmalig können 2d Proteom- und Me-
tabolitanalysen an Gewebeschnitten durchgeführt werden. 
Mit hilfe der hochauflösenden „Spinning disc Mikro skopie“ 
können bilderserien aus lebenden zellen in echtzeit aufge-
nommen werden (real time life cell imaging).
9)  im Rahmen von zwei externen audits in den Jahren 2012 
und 2013 wurde der zertifizierungsstatus des Qualitätsma-
nagements nach din en iSo 9001:2008 der Genbank und 
der abteilung Verwaltung und zentrale dienste bestätigt.